Устройство для обнаружения импульсных эхо-сигналов,отраженных от дна водоема Советский патент 1988 года по МПК G01V1/38 

со со

Oi

Изобретение относится к разведочной геофизике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для сейсмо- акустических исследований структурных и литологических особенностей дна акваторий.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет селекции отраженных эхо-сигналов с заданным порядковым номером и определение границ поля дисперсии глубины отажения этих сигналов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для обнаружения импульсных эхо-сигналов, отраженных от дна водоема; на фиг. 2 - функциональная схема блока определения границ поля дисперсии параметра устройства.

Устройство для обнаружения импульсных эхо-сигналов, отраженных от дна водоема, содержит (фиг. 1) генератор 1 эталонных импульсов, делитель 2 частоты, соединен- ный с выходом генератора 1 эталонных импульсов, первый элемент ИЛИ 3, соединенный первым входом с выходом делителя 2 частоты, первый триггер 4, соединенный нулевым входом с выходом элемен- та ИЛИ 3, первый элемент 5 задержки, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ 3, первый элемент И 6, соединенный первым входом с выходом генератора 1, а вторым входом - с выходом триггера 4, первый счетчик 7 импульсов, соединенный входом обнуления с выходом элемента 5 задержки, а счетным входом - с выходом элемента И 6, второй элемент 8 задержки, .источник 9 излучения, первый пороговый элемент 10, приемннк 11 акустического излучения, усилитель 12 с уп- равляемым коэффициентом усиления, соединенный сигнальным иходом с выходом приемника 11, пиковый вольтметр 13, соединенный входом с выходом усилителя 12 с управляемым коэффициентом усиления, а вы- ходом - с входом порогового элемента 10, второй пороговый элемент 14, соединенный входом с выходом источника 9, а выходом - с единичным входом триггера 4, первый формирователь 15 импульсов, соединенный входом с выходом порогового эле- мента 10, второй счетчик 16 импульсов, соединенный входом обнуления с выходом делителя 2 частоты следования импульсов, а счетным входом - с выходом формирователя 15, коммутатор 17, соединенный входами поразрядно с выходами счет- чика 16 импульсов, а выходом - с вторым входом элемента ИЛИ 3 и с входом элемента 8 задержки, третий элемент 18 задержки, соединенный входом с выходом делителя 2 частоты следования импульсов.

а выходом - с входом запуска источника 9 импульсного акустического излучения, группу вторых элементов И 19, соединенных первыми входами поразрядно

5 5 0

5

с выходами счетчика 7, а вторыми входами - с выходом элемента 8 задержки, а выходами - поразрядно с цифровыми выходами устройства, блок 20 определения ранжированного значения параметра, соединенный входами поразрядно с выходами группы элементов И 19, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 21, соединенный входами с выходами блока 20 определения ранжированного значения параметра, а выходом - с входом управления усилителя 12 с управляемым коэффициентом усиления, блок 22 определения границ поля дисперсии параметра, соединенный информационными входами поразрядно с выходами группы элементов И 19, индикатор 23 нижних значений параметра {нижней границы поля дисперсии параметра), соединенный входами поразрядно с группой первых выходов блока 22 определения границ поля дисперсии параметра, и индикатор 24 верхних значений параметра (верхней границы поля дисперсии параметра), соединенный входами поразрядно с группой вторых выходов блока 22 определения границ поля дисперсии параметра.

Блок 22 определения границ поля дисперсии параметра содержит (фиг. 2) группу третьих элементов И 25, соединенных первыми входами поразрядно с группой информационных входов блока, второй триггер 26, соединенный единичным входом с входом установки блока в исходное состояние, регистр 27 оперативной памяти, соединенный информационными входами поразрядно с выходами группы элементов И 25, второй элемент ИЛИ 28, соединенный входами поразрядно с выходами регистра 27 оперативной памяти, первый элемент НЕ 29, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ 28, а выходом - с вторыми входами группы элементов И 25, второй формирователь 30 импульсов, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ 28, а выходом - с нулевым входом триггера 26, четвертый элемент 31 задержки, соединенный входом с выходом формирователя 30, третий элемент ИЛИ 32, соединенный первым входом с единичным выходом триггера 26, четвертый элемент ИЛИ 33, соединенный первым входом с единичным выходом триггера 26, четвертую группу элементов И 34, соединенных первыми входами поразрядно с выходами регистра 27 оперативной памяти, а вторыми входами - с выходом элемента ИЛИ 32, пятую группу элементов И 35, соединенных первыми входами поразрядно с выходами регистра 27 оперативной памяти, а вторыми входами - с выходом элемента ИЛИ 33, третий формирователь 36 импульсов, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ 32, четвертый формирователь 37 импульсов, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ 33, регистр 38 памяти нижних значений параметра, соединенный информационными входами поразрядно с выходами группы элементов И 34, входом обнуления - с выходом формирователя 36 импульсов, а выходами - поразрядно с группой первых выходов блока, регистр 39 памяти верхних значений параметра, соединенный информационными входами поразрядно с выходами группы элементов И 35, входом обнуления - с выходом формирователя 37 импульсов, а выходами - поразрядно с группой вторых выходов блока, первую схему 40 сравнения, соединенную группой первых входов поразрядно с выходами регистра 27 оперативной памяти, а группой вторых входов - поразрядно с выходами регистра 38 памяти нижних значений параметра, вторую схему 41 сравнения, соединенную группой первых входов поразрядно с выходами регистра 27 оперативной памяти, а группой вто- рых входов - поразрядно с выходами регистра 39 памяти верхних значений параметра, мультиплексор 42, соединенный первым входом с единичным выходом триггера 26, вторым входом - с выходом элемента 31 задержки, третьим входом - с выходом сигнала «Меньше схемы 40 сравнения, четвертым входом - с выходом сигнала «Равно схемы 40 сравнения, пятым выходом - с выходом сигнала «Больше схемы 40 сравнения, шестым входом - с выходом сигнала «Меньше схемы 41 сравнения, седьмым входом - с выходом сигнала «Равно схемы 41 сравнения, восьмым входом - с выходом сигнала «Больше схемы 41 сравнения, первым выходом - со вторым входом элемента ИЛИ 32, а вто- рым выходом - с вторым входом элемента ИЛИ 33, пятый формирователь 43 импульсов, соединенный входом с третьим выходом мультиплексора 42, и пятый элемент 44 задержки, соединенный входом с выходом формирователя 43, а выходом - с входом обнуления регистра 27 оперативной памяти.

Устройство для обнаружения импульсных эхо-сигналов, отраженных от дна водоема работает следующим образом.

В исходном состоянии, т. е. в момент включения, источник 9 заторможен, на выходе ЦАП 21 - нулевой потенциал, усилитель 12 с управляемым коэффициентом усиления имеет первоначальное зна- чение коэффициента К усиления, память блоков определения ранжированного значения параметра 20 и определения границ поля дисперсии параметра 22 обнулена, индикаторы нижних значений параметра 23 и верх- них значений параметра 24 индицируют нули, триггер 4 и счетчики 7 и 16 обнулены (цепи первоначального обнуления на схеме не показаны). Импульсы с выхода

генератора 1 эталонных импульсов поступают на закрытый элемент И 6 и с пересчетом - на выход делителя 2 частоты. Каждый импульс с выхода делителя 2 частоты последовательно во времени поступает на вход обнуления счетчика 16, через элемент ИЛИ 3 - на вход обнуления трш - гера 4, через элемент ИЛИ 3 и элемент 5 задержки - на вход обнуления счетчика 7 и через элемент 18 задержки на вход запуска источника 9 излучений. Передним фронтом импульса с выхода источника 9 излучений через пороговый ,s. ie- мент 14 триггер 4 переводится в единичное состояние, а элемент И 6 открывается, при этом импульсы с генерато|)а 1 эталонных импульсов через элемент И 6 поступают на счетный вход счетчика 7. который подсчитывает число импульсов с выхода генератора 1, поступивших с момента запуска источника 9 излучения.

Отраженные от объектов в водоеме эхо- сигналы поступают на вход приемника 11 аккустического излучения, с его выхода усиливаются усилителем 12 с управляемым коэффициентом усиления, выделяется их огибаюшая пиковым вольтметром 13. а с выхода пикового вольтметра 13 сигналы поступают на вход порогового элемента 10, который на выходе выдает прямоугольные импульсы, длительность которых соответствует длительности входного сигнала, по амплитуде превышающего порог срабатывания порогового элемента 10. По переднему фронту импульсов с выхода порогового элемента 10 формирователя 15 вырабатываются короткие импульсы, поступаю- ш.ие на счетный вход счетчика 16. Коммутатором 17 выбирается порядковый номер входного сигнала, по которому определяется глубина соответствуюш,его отражающего эхо-сигнал препятствия. По достижении содержимого в счетчике 16 числа, заданного коммутатором 17, на выходе последнего устанавливается высокий потенциал, передним фронтом которого через элемент ИЛИ 3 триггер 4 обнуляется, элемент И 6 закрывается, счетчик 7 фиксирует число импульсов генератора 1 эталонных импульсов между передним фронтом импульса на выходе источника 9 излучения и передним фронтом отраженного импульса с заданным порядковым номером, а через эле.монт задержки открываются элементы И 19 и содержимое счетчика 7 поступает на выхолы устройства и на информационные в.ходы блоков определения ранжированного значения параметра 20 и определения ноля дисперсии параметра 22. В блоке 20 определения ранжированного значения 11лр; мст- ра каждое из заданного 4iic;ia имиумьсои со скольжение.м во времени сообщение о состоянии счетчика 7 фиксируется в оперативной памяти, упорядочивается и уиорядоченное значение через ЦАП 21 управляет коэффициентом усиления усилителя 12 с уаравляемым коэффициентом усиления, этим достигается оптимизация амплитуды сигнала с заданным порядковым номером. В блоке 22 определения границ поля дисперсии параметра первое сообщение выводится на входы индикаторов 23 нижних значений параметра, если модуль меньше ранее зафиксированного значения, при- чем в индикаторах 23 нижних и 24 верхних значений параметра индицируется соответственно минимальное и максимальное значение модулей кодов с выходов группы элементов И 19, начиная с момента запуска устройства или с момента установки блока 22 определения границ поля дисперсии параметра в исходное состояние.

Блок 22 определения границ поля дисперсии параметра каждое сообщение через элемент И 25 фиксирует в регистре 27 оперативной памяти. С переходом регистра 27 оперативной памяти в отличное от нулевого состояние на выходе э.темента ИЛИ 28 устанавливается высокий потенциал, которым через элемент HI: 29 группа элементов И 25 закрывается, триггер 26 обнуляется, а через элемент 31 задержки опрашивается состояние мультиплексора 42, но до этого содержимое регистра 27 оперативной памяти первоначально через эле- .менты И 34 и 35 фиксируется в регист- :рах памяти нижних 38 и верхних 39 зна- чений параметра, содержимое регистра 27 оперативной памяти сравнивается с со- :держимым регистров памяти нижних 38 и верхних 39 значений параметра, а затем по импульсу с выхода элемента 31 задержки через мультиплексор 42, формиро- ватель 43 и элемент 44 задержки регистр 27 оперативной памяти обнуляется, а группа элементов И 25 вновь открывается. Очередное сообщение с информационных входов блока 22 определения границ по- ля дисперсии параметра фиксируется регистром 27 оперативной памяти, сравнивается схемой 40 сравнения с ранее зафиксированным в регистре 38 памяти нижнего значения параметра содерх имым, а схемой 41 сравнения - с ранее зафикси- рованным в регистре 39 памяти верхнего значения параметра содержимым. При содержимом регистра 27 оперативной памяти меньшим содержимого регистра 38 памяти нижнего значения параметра через мультиплексор 42, элемент ИЛИ 32 и формиро- ватель 36 регистр 38 памяти нижнего значения параметра обнуляется, а через группу элементов И 34 содержимое регистра 27 оперативной памяти фиксируется в регистре 38 памяти нижнего значения параметра. При содержимом регистра 27 оперативной памяти большим содержимого регистра 39 памяти верхнего значения параметра через мультиплексор 42, элемент

ИЛИ 33 и формирователь 37 импульсов регистр 39 памяти верхнего значения параметра обнуляется, а через группу элементов И 35 содержимое регистра 27 оперативной памяти фиксируется в регистре 39 памяти верхнего значения параметра.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает последовательную селекцию эхо-сигналов от заданного в порядке глубины горизонта отражения, калибровку импульсов усилителем 12 с управляемым коэффициентом усиления через блок 20 определения ранжированного значения параметра и ЦАП 21 и представление информации о дисперсии глубины залегания заданного горизонта по профилю. Выходы устройства, связанные с выходами группы элементов И 19, могут использоваться для ввода информации на графопостроитель или в ЭВМ для дальнейшей обработки.

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения импульсных эхо-сигналов, отраженных от дна водоема, содержащее источник излучения, приемник акустического излучения, усилитель, соединенный входом с выходом приемника акустического излучения, пиковый вольтметр, соединенный входом с выходом усилителя, первый пороговый элемент, цифроаналоговый преобразователь, генератор эталонных импульсов, первый и второй элементы задержки и первый формирователь импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет селекции отраженных эхо-сигналов с заданным порядковым номером и определения границ поля дисперсии глубины отражения этих сигналов, в него введены делитель частоты, соединенный входом с выходом генератора эталонных импульсов, первый элемент ИЛИ, соединенный первым входом с выходом делителя частоты, а выходом - с входом первого элемента задержки, второй пороговый элемент, соединенный входом с выходом источника излучения, первый триггер, соединенный нулевым входом с выходом первого элемента ИЛИ, а единичным входом - с выходом второго порогового элемента, первый элемент И, соединенный первым входом с выходом генератора импульсов, а вторым входом - с единичным выходом триггера, первый счетчик импульсов, соединенный входом обнуления с выходом первого элемента задержки, а счетным входом - с выходом первого элемента И, группа вторых элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами первого счетчика импульсов, а вторыми входами - с выходом второго элемента задержки, выходы группы вторых элементов И поразрядно соединены с цифровыми

выходами устройства, третий элемент задержки, соединенный входом с выходом делителя частоты, а выходом - с входом запуска источника излучений, второй счетчик импульсов, соединенный входом об- нуления с выходом делителя частоты, а счетным входом - с выходом первого формирователя импульсов, вход которого через первый пороговый элемент соединен с выходом пикового вольтметра, коммутатор, соединенный входами поразрядно с выходами второго счетчика импульсов, а выходом - с вторым входом первого элемента ИЛИ и с входом второго элемента задержки, блок определения ранжированного значения параметра, соединенный входа- ми поразрядно с выходами группы вторых элементов И, а выходами - поразрядно с входами цифроаналогового преобразователя, блок определения границ поля дисперсии параметра, соединенный информационными входами поразрядно с выхода- ми группы вторых элементов И, индикатор нижних значений параметра, соединенный входами поразрядно с группой первых выходов блока определения границ поля дисперсии параметра, и индикатор верхних значений параметра, соединенный входами поразрядно с группой вторых выходов блока определения границ поля дисперсии параметра, причем усилитель электрических сигналов выполнен с управляемым коэффициентом усиления, вход управления которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что его блок определения границ поля дисперсии параметра содержит группу третьих элементов И, первые входы кото- рых являются информационными входами блока определения границ поля дисперсии параметра, второй триггер, соединенный единичным входом с входом установки в исходное состояние блока, регистр оперативной

памяти, соединенный информационными входами поразрядно с выходами группы третьих элементов И, второй элемент ИЛИ, соединенный входами поразрядно с выходами регистра оперативной памяти, первый элемент НЕ, соединенный входом с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом - с вторыми входами группы третьих элементов И, второй формирователь импульсов, соединенный входом с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом - с нулевым входом второго триггера, четвертый эле- мент задержки, соединенный входом с выходом второго формирователя импульсов, третий и четвертый элементы ИЛИ, соединенные первыми входами с единичным выходом второго триггера, группу четвертых элементов И, соединенных первыми входами

0 О

5

0

5 0 5

поразрядно с выходами регистра оперативной памяти, а вторыми входами - с выходом третьего элемента ИЛИ, группу пятых элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами регистра оперативной памяти, а вторыми входами - с выходом четвертого элемента ИЛИ, третий формирователь импульсов, соединенный входом с выходом третьего элемента ИЛИ, четвертый формирователь импульсов, соединенный входом с выходом четвертого элемента ИЛИ, регистр памяти нижних значений , соединенный информационными входами поразрядно с выходами группы четвертых элементов И, входом обнуления - с выходом третьего формирователя импульсов, а его выходы являются группой первых выходов блока определения границ поля дисперсии параметра, регистр памяти верхних значений параметра, соединенный информационными входами поразрядно с выходами группы пятых элементов И, входом обнуления - с выходом четвертого формирователя импульсов, а выходы являются группой вторых выходов блока определения границ поля дисперсии параметра, первую схему сравнения, соединенную группой первых входов поразрядно с выходами регистра оперативной памяти, а группой вторых входов - поразрядно с выходами регистра памяти нижних значений параметра, вторую схему сравнения, соединенную группой первых входов поразрядно с выходами регистра оперативной памяти, а группой вторых входов - поразрядно с выходами регистра памяти верхних значений параметра, мультиплексор, соединенный первым входом с единичным выходом второго триггера, вторым входом - с выходом четвертого элемента задержки, третьим входом - с выходом вывода сигнала «Меньше первой схемы сравнения, четвертым входом - с выходом вывода сигнала «Равно первой схемы сравнения, пятым входом - с выходом вывода сигнала «Больше первой схемы сравнения, шестым входом - с выходом вывода сигнала «Меньше второй схемы сравнения, седьмым входом - с выходом вывода сигнала «Равно второй схемы сравнения, восьмым входом - с выходом вывода сигнала «Больше второй схемы сравнения, первым выходом - с вторым входом третьего элемента ИЛИ, а вторым выходом - с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, пятый формирователь импульсов, соединенный ВХОДОМ с третьим выходом мультиплексора, и пятый элемент задержки, соединенный входом с выходом пятого формирователя импульсов, а выходом - с входом обнуления регистра оперативной памяти.

Изобретение относится к разведочной геофизике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для сейсмо- акустических исследований структурных и литологических особенностей дна акваторий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет селекции отраженных эхо-сигналов с заданным порядковым номером и определения границ поля дисперсии глубины отражения этих сигналов. Устройство содержит генератор импульсов, делитель частоты, элемент ИЛИ, одиночный и группу элементов И, три элемента задержки импульсов, два суммирующих счетчика импульсов, источник и приемник акустических сигналов, усилитель с управляемым коэффициентом усилия, пиковый вольтметр, два пороговых элемента, формирователь импульсов, блок определения ранжированного значения параметра, цифроаналоговый преобразователь, блок определения границ поля дисперсии параметра и индикаторы текущих значений границ поля дисперсии параметра. Устройство обеспечивает излучение и прием отраженных эхо-сигналов, их калибровку по амплитуде, отсчет времени, затрачиваемого на распространение акустического колебания до отражающего объекта с заданным порядковым по дате прихода на вход приемника номером, вывод этой информации в цифровой форме и представление текущих границ поля дисперсии определяемого параметра. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 2 сл